基于单片机控制的风速风向的测量论文.doc

基于单片机控制的风速风向的测量毕业论文 目录 摘要 3 第1章 绪论 3 1.1 问题的提出 3 1.2 国内外的发展动态 4 1.3 研究的内容 4 1.4 研究内容 4 1.4.1 风速测量方法 5 1.4.2 风向测量方法 6 第2章 系统整体硬件电路分析设计 7 2.1 单片机部分 7 2.1.1 单片机型号 7 2.1.2 硬件系统的主电路设计 8 2.2 风速测量的设计 11 2.2.1 风速传感器 11 2.2.2 信号放大部分 11 2.2.3 AD转化器工作原理 13 2.2.4 显示部分 15 2.3 风向测量的设计 16 第3章 软件系统的设计 20 3.1 风速软件设计 21 3.2 风速部分程序 22 3.3 风向软件设计 24 3.4 风向部分程序 25 第4章 硬件电路图与仿真设计 26 4.1 硬件电路图设计工具与仿真工具 26 4.1.1 硬件电路图原理图设计工具 26 4.1.2 硬件电路仿真工具 26 4.2硬件电路设计 27 4.3 电路仿真设计 28 4.3.1 风速测量仿真 28 4.3.2 风向测量仿真 29 4.3.3 仿真分析 30 第5章 系统的调试 31 5.1 硬件调试 31 5.2 软件调试 31 参考文献 32 附录 33 风速程序： 33 风向程序： 38 致谢： 41 Abstract 42 第1章 绪论 1.1 问题的提出 风是农业生产的环境因子之一。风速适度对改善农田环境起着重要作用。风对农业也会产生消极作用。它能传播病原体，蔓延植物病害。高空风是粘虫、稻飞虱、稻纵卷叶螟、飞蝗等害虫长距离迁飞的气象条件。大风使叶片机械擦伤、作物倒伏、树木断折、落花落果而影响产量。大风还造成土壤风蚀、沙丘移动，而毁坏农田。在干旱地区盲目垦荒，风将导致土地沙漠化。牧区的大风和暴风雪可吹散畜群，加重冻害。地方性风的某些特殊性质，也常造成风害。由海上吹来含盐分较多的海潮风，高温低温的焚风和干热风，都严重影响果树的开花、座果和谷类作物的灌浆。防御风害，多采用培育矮化、抗倒伏、耐摩擦的抗风品种。营造防风林，设置风障等更是有效的防风方法。所以测量风速风向对人类更好地研究及利用风能和改善生活生产有积极的影响。 我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区，风力发电是很有前途的。尤其是目前能源紧张，风力发电成为新潮发电方式的情况下，对风速风向的测量和控制尤为重要。所以研究风的变化意义巨大。 1.2 国内外的发展动态 风是大自然普遍存在的，而风这一定义的出现以及开始进行测量则是有很久的历史，在奴隶社会初期，我国的人们就开始进行简单的测量以及判断，只是那个时候的测量方法是通过旗帜来判断的，一旗帜飘扬的方向以及平率来进行判断风向风速，这种方法只能进行简单的判断，而在东汉的进一步发展将风向风速的测量有一定的发展，但是在进行测量的时候依旧是只能进行判断，而无法得出准确的值,但是现在使用传感器来进行测量就能够了解到某一时刻的准确的风向风速，同时还能进行计算某一段的风向风速的平均值。目前，在工农业生产领域，工厂的自动流水生产线，全自动加工设备，都大量地采用了各种各样的传感器，它们在合理化地进行生产，减轻人们的劳动强度，避免有害的作业发挥了巨大的作用。在军事国防领域，各种侦测设备，红外夜视探测，雷达跟踪、武器的精确制导，没有传感器是难以实现的。在航空航天领域，空中管制、导航、飞机的飞行管理和自动驾驶，仪表着陆盲降系统，都需要传感器。人造卫星的遥感遥测都与传感器紧密相关。没有传感器，要实现这样的功能那是不可能的。全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。 J.T.R.鲁宾孙发明(1846)，当时是四杯,后来改用三杯。三个互成120 度固定在架上的抛物形或半球形的空杯都顺一面，整个架子连同风杯装在一个可以自由转动的轴上。在风力的作用下风杯绕轴旋转，其转速正比于风速。转速可以用电触点、测速发电机或光电计数器等记录。当风杯转动时，通过主轴带动多齿转盘旋转，使下面光敏三极管接收上面发光二极管照射下来的光线，处于导通或截止状态，形成与风杯转速成正比的频率信号，通过计数器计数，换算后得到实际风速值。 （2）热敏式风速计： 基于热原理的硅风速传感器，在流体中存在一个热源，通过测量热源周围的温度场分布或热源的热损失，来得到关于流体的信息。硅的热流量传感器有三种工作原理分别为热损失型风速传感器，热温差型风速传感器以